(57)【要約】【課題】簡単に放熱性に優れる発熱デバイスを製造することのできる発熱デバイスの製造方法、および、簡単な構成で放熱性に優れる発熱デバイスを提供すること。放熱性に優れる発熱デバイスを提供すること。【解決手段】本発明の発熱デバイスの製造方法は、ベース基板２の下面に凹部を形成することにより、ベース基板２にヒートシンク２２を一体的に形成する第１の工程と、ベース基板２の上面に絶縁層３を介して導体パターン７を形成する第２の工程と、通電により発熱する発光体４を導体パターン７と電気的に接続するように絶縁層３上に配置する第３の工程とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース基板の一方の面に開放する凹部を形成することにより、前記ベース基板にヒートシンクを一体的に形成する第１の工程と、
前記ベース基板の他方の面に絶縁層を介して導体パターンを形成する第２の工程と、
前記ベース基板の前記他方の面側に、通電により発熱する発熱体を前記導体パターンと電気的に接続するように配置する第３の工程と、を有することを特徴とする発熱デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記第２の工程は、絶縁性の接着層と導電性の導電膜とが積層した導電膜付きフィルムを用意する工程と、
前記導電膜付きフィルムを前記接着層を介して前記ベース基板に接着する工程と、
前記導電膜をパターニングして前記導体パターンを形成する工程と、を有している請求項１に記載の発熱デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記接着層は、樹脂材料を主材料として構成されている請求項２に記載の発熱デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記接着層は、前記樹脂材料に熱伝導性を有するフィラーを分散させた材料で構成されている請求項２または３に記載の発熱デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記第１の工程では、前記ベース基板の一部を除去することにより前記凹部を形成する請求項１ないし４のいずれかに記載の発熱デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記第１の工程では、エッチング加工またはエネルギー線の照射により前記ベース基板の一部を除去して前記凹部を形成する請求項５に記載の発熱デバイスの製造方法。
【請求項７】
さらに、前記絶縁層上に配置された前記発熱体を封止し、前記発熱体から発生する熱を放熱する放熱体を形成する第４の工程を有している請求項１ないし６のいずれかに記載の発熱デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記発熱体は、樹脂材料を主材料として構成されている請求項７に記載の発熱デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記発熱体は、前記樹脂材料に熱伝導性を有するフィラーを分散させた材料で構成されている請求項７または８に記載の発熱デバイスの製造方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の製造方法により製造されたことを特徴とする発熱デバイス。
【請求項１１】
ベース基板と、
前記ベース基板の一方の面側に設けられたヒートシンクと、
前記ベース基板の他方の面側に設けられ、通電により発熱する発熱体と、を有し、
前記ベース基板と前記ヒートシンクが一体的に形成されていることを特徴とする発熱デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱デバイスの製造方法および発熱デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体装置として、ベース基板に発光ダイオード素子（ＬＥＤチップ）を備える発光体を搭載したものが知られている。このような半導体装置は、例えばアルミニウム等で構成されたベース基板と、ベース基板の上面に形成された絶縁層と、絶縁層上に形成された導体パターンと、絶縁層上に導体パターンと電気的に接続した状態で設けられた発光ダイオード素子とで構成されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、このような半導体装置では、発光ダイオード素子が発する熱を外部に効率的に放出すためにヒートシンクを有する場合がある。ヒートシンクは、例えば、アルミニウムのような高い熱伝導性を有する材料で構成されており、複数のフィンを有している。このようなヒートシンクは、ベース基板の下面側に位置しており、放熱シートを介してベース基板に接合されている。放熱シートは、例えば、高い熱伝導性を有する金属フィラー等を樹脂材料に分散させてなる材料で形成された接着シートである。
【０００４】
しかしながら、このような構成では、ベース基板とヒートシンクの間に、これらに比べて熱伝導性に劣る放熱シートが介在しているため、発光ダイオード素子からベース基板に伝わった熱をヒートシンクに効率的に伝えることができない。そのため、優れた放熱性を発揮することが困難である。また、放熱シートを用いてヒートシンクをベース基板に接合する手間が増えたり、この際の位置決めに比較的高い精度が求められたりし、製造工程が煩雑化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２５９８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、簡単に放熱性に優れる発熱デバイスを製造することのできる発熱デバイスの製造方法、および、構成で放熱性に優れる発熱デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記（１）〜（１１）の本発明により達成される。
（１）  ベース基板の一方の面に開放する凹部を形成することにより、前記ベース基板にヒートシンクを一体的に形成する第１の工程と、
前記ベース基板の他方の面に絶縁層を介して導体パターンを形成する第２の工程と、
前記ベース基板の前記他方の面側に、通電により発熱する発熱体を前記導体パターンと電気的に接続するように配置する第３の工程と、を有することを特徴とする発熱デバイスの製造方法。
【０００８】
（２）  前記第２の工程は、絶縁性の接着層と導電性の導電膜とが積層した導電膜付きフィルムを用意する工程と、
前記導電膜付きフィルムを前記接着層を介して前記ベース基板に接着する工程と、
前記導電膜をパターニングして前記導体パターンを形成する工程と、を有している上記（１）に記載の発熱デバイスの製造方法。
【０００９】
（３）  前記接着層は、樹脂材料を主材料として構成されている上記（２）に記載の発熱デバイスの製造方法。
【００１０】
（４）  前記接着層は、前記樹脂材料に熱伝導性を有するフィラーを分散させた材料で構成されている上記（２）または（３）に記載の発熱デバイスの製造方法。
【００１１】
（５）  前記第１の工程では、前記ベース基板の一部を除去することにより前記凹部を形成する上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の発熱デバイスの製造方法。
【００１２】
（６）  前記第１の工程では、エッチング加工またはエネルギー線の照射により前記ベース基板の一部を除去して前記凹部を形成する上記（５）に記載の発熱デバイスの製造方法。
【００１３】
（７）  さらに、前記絶縁層上に配置された前記発熱体を封止し、前記発熱体から発生する熱を放熱する放熱体を形成する第４の工程を有している上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の発熱デバイスの製造方法。
【００１４】
（８）  前記発熱体は、樹脂材料を主材料として構成されている上記（７）に記載の発熱デバイスの製造方法。
【００１５】
（９）  前記発熱体は、前記樹脂材料に熱伝導性を有するフィラーを分散させた材料で構成されている上記（７）または（８）に記載の発熱デバイスの製造方法。
【００１６】
（１０）  上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の製造方法により製造されたことを特徴とする発熱デバイス。
【００１７】
（１１）  ベース基板と、
前記ベース基板の一方の面側に設けられたヒートシンクと、
前記ベース基板の他方の面側に設けられ、通電により発熱する発熱体と、を有し、
前記ベース基板と前記ヒートシンクが一体的に形成されていることを特徴とする発熱デバイス。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ベース基板とヒートシンクとを一体的に形成するため、発熱デバイスの製造の容易化を図ることができる。また、発熱体からベース基板に伝わった熱をヒートシンクへ効率的に伝えることができるため、優れた放熱性を有する発熱デバイスを製造することができる。特に、凹部の形成をエッチングやエネルギー線の照射によって行うことにより、凹部を比較的簡単にかつ微細に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の発熱デバイスの第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す発熱デバイスの製造方法を説明するための図である。
【図３】図１に示す発熱デバイスの製造方法を説明するための図である。
【図４】図１に示す発熱デバイスの製造方法を説明するための図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る発熱デバイスの製造方法を説明するための断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る発熱デバイスの断面図である。
【図７】図６に示す発熱デバイスの製造方法を説明するための図である。
【図８】本発明の第４施形態に係る発熱デバイスの断面図である。
【図９】図８に示す発熱デバイスの製造方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係る発熱デバイスの製造方法を説明するための断面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る発熱デバイスの製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態に係る発熱デバイスの製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】本発明の発熱デバイスを組み込んだ照明器具を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の発熱デバイスを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
１．発熱デバイス
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の発熱デバイスの第１実施形態を示す断面図、図２ないし図４は、図１に示す発熱デバイスの製造方法を説明するための図である。なお、以下では、説明の都合上、図１中の上側を「上」と言い、下側を「下」と言う。
【００２２】
図１に示すように、発熱デバイス１は、ヒートシンク２２が一体的に形成されたベース基板２と、ベース基板２の上面に設けられた絶縁層３と、絶縁層３の上面に形成された導体パターン７と、絶縁層３の上面に設けられた発熱体４と、発熱体４から発生する熱を放熱する放熱体５とで構成されている。
【００２３】
ここで、発熱体４としては、通電により発熱するものであれば、いかなるものを用いてもよいが、本実施形態では、発熱体４として発光体（以下では、「発光体４」と言う）を用いている。これにより、発熱デバイス１は、例えば、照明器具等の光源として用いることができる。
【００２４】
以下、発熱デバイス１の構成する各部の構成について、順次詳細に説明する。
（ベース基板）
ベース基板２は、板状の基部２１と、基部２１の下側に位置するヒートシンク２２とを有している。これら基部２１およびヒートシンク２２は、一体的に形成されている。基部２１の厚さとしては、特に限定されず、０．５〜２ｍｍ程度とすることができる。これにより、機械的強度の優れるベース基板となる。
【００２５】
ヒートシンク２２は、通電により発光体４から発生する熱を外部に放出する機能を有している。そのため、ヒートシンク２２を有する発熱デバイス１は、優れた放熱性を発揮することができる。特に、ヒートシンク２２がベース基板２に一体的に形成されており、これらの間に異部材が介在していないため、発光体４から基部２１に伝わった熱を効率的にヒートシンクに伝えることができ、優れた放熱性を発揮することができる。
【００２６】
このようなヒートシンク２２は、基部２１の下面から下方へ向けて延出する複数のフィン２２１を有している。すなわち、ベース基板２は、その下面に凹部を有しており、この凹部がヒートシンク２２を構成している。
【００２７】
複数のフィン２２１は、それぞれ棒状をなしており、互いに間隔を隔てて行列状に規則的に形成されている。これにより、放熱性のムラが無くなり、優れた放熱性を発揮することができる。フィン２２１の長さとしては、特に限定されないが、例えば、１〜５ｍｍ程度であるのが好ましく、３ｍｍ程度であるのがより好ましい。このような長さとすることにより、ヒートシンク２２の放熱性を十分なものとしつつ、発熱デバイス１の小型化を図ることができる。
【００２８】
また、フィン２２１の数としては、特に限定されないが、基部２１の平面視にて、１ｃｍ２あたり、１０〜１００本程度であるのが好ましく、２０〜４０本程度であるのがより好ましい。これにより、ヒートシンク２２の表面積を十分に広くすることができるとともに、隣り合うフィン２２１同士の隙間を比較的広くすることができるため、ヒートシンク２２の放熱性を向上させることができる。
【００２９】
このようなベース基板２の構成材料としては、特に限定されないが、鉄、ニッケル、ステンレス鋼、銅、真鍮、アルミニウム、チタン、マグネシウム等の各種金属、またはこれらを含む合金を用いることができ、これらの中でも特にアルミニウムが好ましい。アルミニウムは、比較的熱伝導率が高い材料である。そのため、アルミニウムでベース基板２を構成した場合、放熱性に優れたものとなる。さらに、ベース基板２の外側表面にアルマイト処理等の化学的あるいは物理的処理を行うと熱輻射効率が高くなり、放熱性の観点から好ましい。
【００３０】
（絶縁層）
絶縁層（接着層）３は、ベース基板２の上面に形成されている。絶縁層３は、導体パターン７とベース基板２とを絶縁する機能を有する。絶縁層３の厚さは、特に限定されず、例えば、５〜８０μｍ程度とすることができる。
【００３１】
このような絶縁層３の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル（不飽和ポリエステル）樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合したものを用いることができる。
【００３２】
さらに、前記樹脂材料で絶縁層３を成形する際、当該樹脂材料中に、例えば、アルミナ等の金属酸化物、窒化ホウ素等の窒化物、黒鉛に代表される絶縁性を有する高熱伝導性フィラーを充填することもできる。これにより、発光体４から発生する熱を効果的にベース基板２、特にヒートシンク２２に伝えることができ、発熱デバイス１の放熱性が向上する。
【００３３】
（導体パターン）
導体パターン７は、絶縁層３の上面に形成されており、例えば半田やボンディングワイヤーを介して発光体４と電気的に接続されている。このような導体パターン７は、例えば、絶縁層３の上面全域に積層された金属箔（金属層）をエッチング等により所定のパターンに形成したものである。
【００３４】
導体パターン７の構成材料としては、導電性を有していれば、特に限定されず、例えば、銅、銀、アルミニウム等の各種金属材料を用いることができ、これらの中でも、特に銅が好ましい。銅で構成した導体パターン７は、比較的抵抗値が小さく、優れた電気特性を発揮することができる。
【００３５】
（発光体）
図１に示すように、発光体４は、絶縁層３の上面に設けられている。このような発光体４は、板状の基板４１と、基板４１の上面に設けられた発光ダイオード素子４２と、基板４１の底部に設けられた１対の外部端子４３とを有している。
【００３６】
基板４１は、樹脂材料やセラミックス材料等の絶縁性材料で構成された小片である。また、基板４１には、発光ダイオード素子４２と１対の外部端子４３とを電気的に接続する図示しない配線が設けられている。
【００３７】
発光ダイオード素子４２は、基板４１に、ＧａＡｌＮ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体を発光層として形成させたものである。
【００３８】
１対の外部端子４３は、導電性材料を主材料として構成されており、その一方の外部端子４３は、アノード電極（陽極）であり、他方の外部端子４３は、カソード電極（陰極）である。各外部端子４３は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ等の金属材料を主材料として構成される。また、各外部端子４３は、前述した半田等を介して、導体パターン７に電気的に接続されている。
【００３９】
このような発光体４においては、１対の外部端子４３を介して発光ダイオード素子４２に電圧を印加すると、発光ダイオード素子４２でエレクトロルミネッセンス効果に基づく発光が起こる。
【００４０】
なお、本実施形態では、発光ダイオード素子４２が露出しているが、例えば、透明な樹脂材料によって、発光ダイオード素子４２を封止してもよい。
以上、発熱デバイス１の構成について説明した。
【００４１】
次に、発熱デバイス１の製造方法（本発明の製造方法）について説明する。
発熱デバイス１の製造方法は、ベース基板２の下面（一方の面）に凹部２３を形成することにより、ベース基板２にヒートシンク２２を一体的に形成する第１の工程と、ベース基板２の上面（他方の面）に絶縁層３を介して導体パターン７を形成する第２の工程と、発光体４を導体パターン７と電気的に接続するように絶縁層３上に配置する第３の工程とを有している。
【００４２】
［第１の工程］
まず、図２（ａ）に示すように、アルミニウムで構成された板状またはブロック状のアルミニウム基板３０１を用意する。アルミニウム基板３０１の厚さとしては、特に限定されず、例えば、１〜３ｃｍ程度である。なお、このようなアルミニウム基板３０１は、ベース基板２となるものである。
【００４３】
次に、図２（ｂ）に示すように、アルミニウム基板３０１上に、ヒートシンク２２のフィン２２１の平面視形状に対応した形状をなすマスク５００を形成する。具体的には、まず、アルミニウム基板３０１上に図示しないレジスト膜を形成する。このレジスト膜の構成材料としては、ポジ型またはネガ型のレジスト材料を用いることができる。次に、このレジスト膜を露光および現像することにより、フィン２２１の平面視形状に対応した形状をなすマスク５００を形成する。
【００４４】
次に、マスク５００を介してアルミニウム基板３０１をドライエッチング（ハーフエッチング）し、アルミニウム基板３０１の不要部（一部）を除去する。これにより、図２（ｃ）に示すように、アルミニウム基板３０１の上側が基部２１となり、下側が複数のフィン２２１を有するヒートシンク２２となり、ヒートシンク２２が一体的に形成されたベース基板２が得られる。このように、エッチング加工を用いることにより、簡単かつ精度よくヒートシンク２２を形成することができる。
【００４５】
次に、マスク５００を除去する。マスク５００（レジスト膜）の除去方法としては、特に限定されないが、例えば、硫酸による洗浄、Ｏ２アッシング等が挙げられる。
【００４６】
［第２の工程］
次に、図３（ａ）に示すように、絶縁性の接着層３０２と銅箔等の金属層３０３を積層してなる金属箔付きフィルム３０４を用意する。なお、このような金属箔付きフィルム３０４では、接着層３０２の乾燥や接着層３０２への埃の付着による接着層３０２の接着性の低下を抑制するために、使用直前までは、接着層３０２上に剥離シートを貼り付けておいてもよい。
【００４７】
接着層３０２は、絶縁層３となるものである。すなわち、接着層３０２は、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル（不飽和ポリエステル）樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂中に、アルミナ等の金属酸化物、窒化ホウ素等の窒化物、黒鉛に代表される絶縁性を有する高熱伝導性フィラーを充填した材料で構成されている。
また、金属層３０３は、導体パターン７となるものである。
【００４８】
次に、図３（ｂ）に示すように、接着層３０２をアルミニウム基板３０１の上面に接触させるように、金属箔付きフィルム３０４をアルミニウム基板３０１の上面に貼り付ける。次に、金属箔付きフィルム３０４をアルミニウム基板３０１に押圧しながら、接着層３０２を乾燥（硬化）させることにより、絶縁層３を形成する。
【００４９】
次に、図３（ｃ）に示すように、金属層３０３上に、導体パターン７の平面視形状に対応した形状をなすマスク５１０を形成する。具体的には、まず、金属層３０３上に図示しないレジスト膜を形成する。このレジスト膜の構成材料としては、ポジ型またはネガ型のレジスト材料を用いることができる。次に、このレジスト膜を露光および現像することにより、導体パターン７の平面視形状に対応した形状をなすマスク５１０を形成する。
【００５０】
次に、マスク５１０を介して金属層３０３をドライエッチングによりパターニングする。これにより、図４（ａ）に示すように、導体パターン７を形成する。次に、マスク５１０を除去する。マスク５１０の除去方法としては、特に限定されないが、例えば、硫酸による洗浄、Ｏ２アッシング等が挙げられる。
【００５１】
このように、第２の工程において金属箔付きフィルム３０４を用いることにより、簡単に、絶縁層３および導体パターン７を形成することができる。
【００５２】
［第３の工程］
次に、図４（ｂ）に示すように、導体パターン７と電気的に接続されるように、絶縁層３上に発光体４を搭載する。
以上により、発熱デバイス１が得られる。
【００５３】
このような製造方法（本発明の製造方法）によれば、ヒートシンク２２がベース基板２に一体的に形成され、優れた放熱性を有する発熱デバイス１を簡単に製造することができる。
【００５４】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態に係る発熱デバイスの製造方法を説明するための断面図である。
【００５５】
以下、図５を参照して本発明の第２実施形態に係る発熱デバイスの製造方法について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００５６】
本実施形態は、ヒートシンクの形成方法が異なる以外は、前記第１実施形態と同様である。
【００５７】
本実施形態の発熱デバイス１の製造方法は、ベース基板２の下面に凹部２３を形成することにより、ベース基板２にヒートシンク２２を一体的に形成する第１の工程と、ベース基板２の上面に絶縁層３を介して導体パターン７を形成する第２の工程と、発光体４を導体パターン７と電気的に接続するように絶縁層３上に配置する第３の工程とを有している。なお、第２の工程および第３の工程については、前述した第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００５８】
［第１の工程］
まず、図５（ａ）に示すように、アルミニウムで構成された板状またはブロック状のアルミニウム基板３０１を用意する。
【００５９】
次に、図２（ｂ）に示すように、アルミニウム基板３０１の下側から、アルミニウム基板３０１の下面へレーザー光（エネルギー線）ＬＬを照射し、これにより、アルミニウム基板３０１の不要部を除去する。これにより、アルミニウム基板３０１の下側にヒートシンク２２を形成する。このような製造方法によっても、簡単かつ精度よくヒートシンク２２を形成することができる。
【００６０】
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６１】
＜第３実施形態＞
図６は、本発明の第３実施形態に係る発熱デバイスの断面図、図７は、図６に示す発熱デバイスの製造方法を説明するための図である。
【００６２】
以下、図６および図７を参照して本発明の第３実施形態に係る発熱デバイスおよび発熱デバイスの製造方法について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００６３】
本実施形態は、発熱デバイスが発光体を覆う放熱体を有している以外は、前記第１実施形態と同様である。
【００６４】
図６に示すように、発熱デバイス１Ａは、ベース基板２の上面側に発光体４を封止するように設けられた放熱体５を有している。このような放熱体５は、発光体４から発生する熱を外部に放出する機能を有している。そのため、放熱体５を有する発熱デバイス１Ａは、優れた放熱性を発揮することができる。特に、発熱デバイス１Ａでは、発光体４の上側に放熱体５が設けられており、下側にヒートシンク２２が設けられている。そのため、発光体４から発生する熱をその上下両側から効率的に放熱することができるため、優れた放熱性を発揮することができる。
【００６５】
また、放熱体５は、発光ダイオード素子４２を外力や埃、水分等から保護する機能を有している。特に、本実施形態の放熱体５は、絶縁層３上に形成された導体パターン７をも封止しているため、さらに、導体パターン７を外力や埃、水分等から保護する機能を有している。
【００６６】
このような放熱体５は、絶縁性を有している。これにより、例えば、導体パターン７の短絡等を防止することができる。
【００６７】
また、放熱体５は、光透過性を有しており、実質的に無色透明であるのが好ましい。これにより、発光体４が発する光Ｌを、効率的に、かつ、その色を保ったまま発熱デバイス１の外部へ出射することができる。なお、放熱体５は、光透過性を有していれば、例えば、赤色、青色、黄色、緑等に着色されていてもよい。放熱体５が着色されている場合には、光Ｌの色を変換することができる点で利便性に優れる。
【００６８】
このような放熱体５は、略立方体形状をなしており、その上面５１は、発光体４から発せられた光Ｌを発熱デバイス１の外部へ出射する光出射面（以下、「光出射面５１」と言う。）を構成している。
【００６９】
光出射面５１は、平坦面で構成されている。これにより、光出射面５１を通過する際の光Ｌの散乱を抑制することができる。また、光出射面５１は、光Ｌの光軸Ｌ’と直交している。これにより、光Ｌが光出射面５１を透過する前後で光軸Ｌ’が変化しないため、光Ｌをまっすぐに出射することができ、指向性を高めることができる。
【００７０】
なお、放熱体５の厚さは、特に限定されないが、例えば、１〜２ｃｍ程度である。これにより、発熱デバイス１Ａの大型化を抑制することができる。さらに、放熱体５の表面積を十分に大きく確保することができ、優れた放熱性を発揮することができる。
【００７１】
このような放熱体５の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂材料を用いることができる。これにより、絶縁性および光透過性を有する放熱体５を簡単かつ安価に形成することができる。
【００７２】
さらに、前記樹脂材料で放熱体５を成形する際、当該樹脂材料中に、例えば、アルミナ等の金属酸化物、窒化ホウ素等の窒化物に代表される絶縁性の高熱伝導性フィラーを充填することもできる。これにより、放熱体５の熱伝導性が向上し、より効率的に発光体４から発生する熱を放熱体５から外部へ放出することができる。
【００７３】
このような放熱体５の構成材料の熱伝導率としては、特に限定されないが、空気（静止空気）の熱伝導率よりも高いことが好ましい。具体的には、０．２０Ｗ／ｍ・ｋ以上であるのが好ましく、１．５Ｗ／ｍ・ｋ以上であるのがより好ましい。これにより、放熱体５の放熱性がより優れたものとなる。特に、後述する照明器具１００のように、発熱デバイス１が気密空間に収納されている場合に優れた放熱性を発揮することができる。
【００７４】
また、放熱体５の構成材料の膨張率（線膨張率）としては、特に限定されないが、ベース基板２の構成材料の膨張率とほぼ等しいのが好ましい。具体的には、放熱体５の構成材料の膨張率をα１とし、ベース基板２の構成材料の膨張率をα２としたとき、０．８α２≦α１≦１．２α２の関係を満足するのが好ましい。これにより、熱膨張による歪みを抑制することができ、例えば、ベース基板２からの放熱体５の剥離等が防止される。そのため、発熱デバイス１の信頼性が向上する。
以上、発熱デバイス１Ａの構成について説明した。
【００７５】
次に、発熱デバイス１Ａの製造方法（本発明の製造方法）について説明する。
発熱デバイス１Ａの製造方法は、ベース基板２の下面に凹部２３を形成することにより、ベース基板２にヒートシンク２２を一体的に形成する第１の工程と、ベース基板２の上面に絶縁層３を介して導体パターン７を形成する第２の工程と、発光体４を導体パターン７と電気的に接続するように絶縁層３上に配置する第３の工程と、放熱体５を形成する第４の工程とを有している。なお、第１の工程〜第３の工程については、前述した第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００７６】
［第４の工程］
まず、図７（ａ）に示すように、発光体４を封止するように、絶縁層３上に樹脂材料３１０を供給する。この樹脂材料３１０は、放熱体５となるものである。次に、図７（ｂ）に示すように、必要に応じてスキージ等を用いて樹脂材料３１０の上面を平坦化する。次いで、樹脂材料３１０を完全硬化させることにより、図７（ｃ）に示すように、放熱体５を形成する。
以上により、発熱デバイス１Ａが得られる。
【００７７】
このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７８】
＜第４実施形態＞
図８は、本発明の第４施形態に係る発熱デバイスの断面図、図９は、図８に示す発熱デバイスの製造方法を説明するための図である。
【００７９】
以下、図８および図９を参照して本発明の第４実施形態に係る発熱デバイスおよび発熱デバイスの製造方法について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００８０】
本実施形態は、発熱デバイスがヒートシンクの凹部を覆う樹脂部を有している以外は、前記第１実施形態と同様である。
【００８１】
図８に示すように、発熱デバイス１Ｂは、樹脂部９を有している。樹脂部９は、ヒートシンク２２のフィン２２１で形成された凹部２３を埋めるように設けられている。具体的には、樹脂部９は、ヒートシンク２２の下側に位置する板状（またはブロック状）の基部９１と、基部９１の上面から突出するとともに凹部２３内に充填された突出部９２とで構成されている。
【００８２】
このような樹脂部９を有することにより、発熱デバイス１Ｂの放熱性をさらに高めることができる。具体的には、このような構成では、ヒートシンク２２が主に発熱体４からの熱を樹脂部９に伝達する伝熱部として機能し、樹脂部９から熱を放出する。そのため、例えば、第１実施形態のように樹脂部９を有していない構成と比較して、より効率的な放熱を行うことができる。
【００８３】
特に、本実施形態では、樹脂部９が基部９１を有しているため、樹脂部９の表面積を大きくすることができる。そのため、本実施形態の発熱デバイス１Ｂは、より優れた放熱特性を発揮することができる。なお、基部９１の厚さとしては、特に限定されないが、０．１〜１ｃｍ程度であるのが好ましい。これにより、発熱デバイス１Ｂの大型化を抑えつつ、優れた放熱特性を発揮することができる。
【００８４】
また、樹脂部９の突出部９２の体積（突出部９２が複数ある場合には、各突出部９２の体積の和）をＳ１とし、ヒートシンク２２のフィン２２１の体積（各フィン２２１の体積の和）をＳ２としたとき、Ｓ１≧Ｓ２なる関係を満足するのが好ましく、Ｓ１≧３．５Ｓ２なる関係を満足するのがより好ましい。このような関係を満足することにより、ヒートシンク２２の伝熱効果と、樹脂部９の放熱効果とをバランスよく発揮することができるため、より優れた放熱特性を発揮することができる。
【００８５】
このような樹脂部９の構成材料としては、特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂材料を用いることができる。これにより、絶縁性を有する樹脂部９を簡単かつ安価に形成することができる。
【００８６】
さらに、前記樹脂材料で樹脂部９を成形する際、当該樹脂材料中に、例えば、アルミナ等の金属酸化物、窒化ホウ素等の窒化物に代表される絶縁性の高熱伝導性フィラーを充填することもできる。これにより、樹脂部９の熱伝導性が向上し、より効率的に発光体４からの熱を外部へ放出することができる。
【００８７】
このような樹脂部９の構成材料の熱伝導率としては、特に限定されないが、空気（静止空気）の熱伝導率よりも高いことが好ましい。具体的には、０．２０Ｗ／ｍ・ｋ以上であるのが好ましく、１．５Ｗ／ｍ・ｋ以上であるのがより好ましい。これにより、樹脂部９の放熱性がより優れたものとなる。
【００８８】
また、樹脂部９の構成材料の膨張率（線膨張率）としては、特に限定されないが、ヒートシンク２２の構成材料の膨張率とほぼ等しいのが好ましい。具体的には、樹脂部９の構成材料の膨張率をα１とし、ヒートシンク２２の構成材料の膨張率をα２としたとき、０．８α２≦α１≦１．４α２の関係を満足するのが好ましい。これにより、熱膨張による樹脂部９の剥離やフィン２２１の破損等を効果的に防止または抑制することができる。そのため、発熱デバイス１Ｂの信頼性が向上する。
以上、発熱デバイス１Ｂの構成について説明した。
【００８９】
次に、発熱デバイス１Ｂの製造方法（本発明の製造方法）について説明する。
発熱デバイス１Ｂの製造方法は、ベース基板２の下面に凹部２３を形成することにより、ベース基板２にヒートシンク２２を一体的に形成する第１の工程と、ベース基板２の上面に絶縁層３を介して導体パターン７を形成する第２の工程と、発光体４を導体パターン７と電気的に接続するように絶縁層３上に配置する第３の工程と、樹脂部９を形成する第４の工程とを有している。なお、第１の工程〜第３の工程については、前述した第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００９０】
［第４の工程］
まず、図９（ａ）に示すように、ヒートシンク２２のフィン２２１の間に凹部２３を埋めるように樹脂材料３２０を供給する。この樹脂材料３２０は、樹脂部９となるものである。次に、図９（ｂ）に示すように、必要に応じてスキージ等を用いて下面を平坦化する。次いで、樹脂材料３２０を完全硬化させることにより、図９（ｃ）に示すように、樹脂部９を形成する。
以上により、発熱デバイス１Ｂが得られる。
【００９１】
なお、第４の工程は、本実施形態のように、第３の工程の後に行ってもよいが、これに限定されず、例えば、第１の工程の後、第２の工程に先立って行ってもよいし、第２の工程の後、第３の工程に先立って行ってもよい。
【００９２】
このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００９３】
＜第５実施形態＞
図１０ないし図１２は、本発明の第５実施形態に係る発熱デバイスの製造方法を説明するための断面図である。
【００９４】
以下、図１０〜図１２を参照して本発明の第５実施形態に係る発熱デバイスの製造方法について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００９５】
本実施形態は、同時に複数の発熱デバイス１を製造する以外は、前記第１実施形態と同様である。
【００９６】
本実施形態の発熱デバイスの製造方法は、ベース基板２の下面に凹部２３を形成することにより、ベース基板２にヒートシンク２２を一体的に形成する第１の工程と、ベース基板２の上面に絶縁層３を介して導体パターン７を形成する第２の工程と、発光体４を導体パターン７と電気的に接続するように絶縁層３上に配置する第３の工程と、ダイシングする第４の工程とを有している。このような製造方法によれば、複数の発熱デバイス１を同時に製造することができるため、優れた生産性を発揮することができる。
【００９７】
［第１の工程］
まず、図１０（ａ）に示すように、アルミニウムで構成された板状のアルミニウム基板４０１を用意する。ここで、アルミニウム基板４０１は、複数のベース基板２を個片化することのできる大きさとなっている。なお、以下では、説明の便宜上、アルミニウム基板４０１から２つのベース基板２’、２”を個片化することのできる場合について説明する。
【００９８】
次に、図１０（ｂ）に示すように、アルミニウム基板４０１上に、ベース基板２’、２”に対応した２つのヒートシンク２２’、２２”のフィン２２１’、２２１”の平面視形状に対応した形状をなすマスク５２０を形成する。次に、マスク５２０を介してアルミニウム基板４０１をドライエッチング（ハーフエッチング）し、アルミニウム基板４０１の不要部（一部）を除去する。これにより、図１０（ｃ）に示すように、２つのベース基板２’、２”が一体的に形成される。次に、マスク５２０を除去する。
【００９９】
［第２の工程］
次に、図１１（ａ）に示すように、金属箔付きフィルム３０４をアルミニウム基板４０１の上面に貼り付ける。次に、金属箔付きフィルム３０４をアルミニウム基板３０１に押圧しながら、接着層３０２を乾燥（硬化）させることにより、各ベース基板２’、２”に対応した絶縁層３’、３”を形成する。
【０１００】
次に、図１１（ｂ）に示すように、金属層３０３上に、各ベース基板２’、２”に対応した２つの導体パターン７’、７”の平面視形状に対応した形状をなすマスク５３０を形成する。次に、マスク５３０を介して金属層３０３をドライエッチングによりパターニングし、図１１（ｃ）に示すように、導体パターン７’、７”を形成する。次に、マスク５３０を除去する。
【０１０１】
［第３の工程］
次に、図１２（ａ）に示すように、各導体パターン７’、７”と電気的に接続されるように、絶縁層３’、３”上に発光体４’、４”を搭載する。これにより、２つの発熱デバイス１’、１”が一体的に製造される。
【０１０２】
［第４の工程］
次に、図１２（ｂ）に示すように、例えばダイシングソー等を用いて、２つの発熱デバイス１’、１”を個片化（ダイシング）する。
【０１０３】
これにより、２つの発熱デバイス１’、１”が別体として得られる。
【０１０４】
なお、第４の工程は、本実施形態のように、第３の工程の後に行ってもよいが、これに限定されず、例えば、第１の工程の後、第２の工程に先立って行ってもよいし、第２の工程の後、第３の工程に先立って行ってもよい。これにより、少なくともベース基板２については２つを同時に形成することができるため、本実施形態の効果を発揮することができる。
【０１０５】
このような第５実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１０６】
２．照明器具
次に、本発明の発熱デバイスを組み込んだ照明器具（電球）について簡単に説明する。
【０１０７】
図１３に示す照明器具１００は、本体１１０と、口金１２０と、カバー１３０とで構成されている。
【０１０８】
本体１１０は、筒状のハウジング（筐体）１１１と、ハウジング１１１内に収納された複数の発熱デバイス（本発明の発熱デバイス）１とを備えている。
【０１０９】
ハウジング１１１は、その両端が開口した筒体で構成されている。また、ハウジング１１１は、その中心軸方向の途中の部分にて内径および外径が急峻に変化しており、下側の大径部１１１ａと、上側の小径部１１１ｂとに分けることができる。
【０１１０】
ハウジング１１１は、金属材料で構成され、具体的には、例えば、鉄、ニッケル、ステンレス鋼、銅、真鍮、アルミニウム、チタン、マグネシウム等の各種金属、またはこれらを含む合金を用いることができ、これらの中でも特にアルミニウムが好ましい。アルミニウムは、比較的熱伝導率が高い材料である。アルミニウムでハウジング１１１を構成した場合、当該ハウジング１１１は、放熱性に優れたものとなる。さらに、ハウジング１１１の外側表面にアルマイト処理等の化学的あるいは物理的処理を行うと熱輻射効率が高くなり、放熱性の観点から好ましい。
【０１１１】
このようなハウジング１１１の大径部１１１ａには、複数の発熱デバイス１が収納されており、これら各発熱デバイス１は、カバー１３０側へ光Ｌを発するように固定部１６０を介してハウジング１１１に固定されている。発熱デバイス１の固定部１６０への固定方法は、特に限定されず、例えば、接着剤を用いてもよいし、ねじ止めであってもよい。なお、図示の構成では、発熱デバイス１のベース基板２と固定部１６０とが別体として形成されているが、ベース基板２と固定部１６０とを一体的に形成してもよい。
【０１１２】
また、ハウジング１１１には、発熱デバイス１のヒートシンク２２が位置している空間に連通する開口１１２が形成されている。これにより、ヒートシンク２２の放熱作用を高めることができる。
【０１１３】
また、ハウジング１１１の小径部１１１ｂには、制御手段１５０が収納されている。制御手段１５０は、照明器具１００の駆動を制御する手段である。このような制御手段１５０は、照明器具１００のＯＮ／ＯＦＦや明るさを制御することができる。
【０１１４】
口金１２０は、ハウジング１１１の上端部に設置されている。この口金１２０は、ＪＩＳ規格等で規定され、図示しない電球ソケットに装着されるものである。
【０１１５】
カバー１３０は、ハウジング１１１の下端部を覆うように設置されている。また、カバー１３０は、例えば嵌合によりハウジング１１１に対し固定されている。このようなカバー１３０は、透明の樹脂材料またはガラス材料等で構成されている。なお、カバー１３０には、発熱デバイス１からの光Ｌを拡散するために、凹部が形成されていてもよい。また、カバー１３０には、発熱デバイス１からの光Ｌにより励起されて発光する蛍光体が設けられていてもよい。
【０１１６】
以上、本発明の発熱デバイスを図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の発熱デバイスを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明の発熱デバイスは、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成を組み合わせたものであってもよい。
【０１１７】
また、前述した実施形態では、発熱体として、発光体を用いた構成について説明したが、発熱体としては、これに限定されず、例えば、パワー素子等であってもよい。なお、発熱体が発光体でない場合には、放熱体は、光透過性を有していなくてもよい。
【０１１８】
また、前述した実施形態では、ベース基板に１つの発熱体が設けられた構成について説明したが、発熱体の数としては、これに限定されず、ベース基板に２つ以上の発熱体が設けられていてもよい。
【０１１９】
また、前述した実施形態では、ヒートシンクを有する構成について説明したが、これに限定されず、ヒートシンクを省略してもよい。
【符号の説明】
【０１２０】
１          発熱デバイス
１’        発熱デバイス
１”        発熱デバイス
１Ａ        発熱デバイス
１Ｂ        発熱デバイス
２          ベース基板
２’        ベース基板
２”        ベース基板
２１        基部
２２        ヒートシンク
２２’      ヒートシンク
２２”      ヒートシンク
２２１      フィン
２２１’    フィン
２２１”    フィン
２３        凹部
３          絶縁層
３’        絶縁層
３”        絶縁層
４          発光体（発熱体）
４’        発光体
４”        発光体
４１        基板
４２        発光ダイオード素子
４３        外部端子
５          放熱体
５１        光出射面（上面）
７          導体パターン
７’        導体パターン
７”        導体パターン
９          樹脂部
９１        基部
９２        突出部
１００      照明器具
１１０      本体
１１１      ハウジング
１１１ａ    大径部
１１１ｂ    小径部
１１２      開口
１２０      口金
１３０      カバー
１５０      制御手段
１６０      固定部
３０１      アルミニウム基板
３０２      接着層
３０３      金属層
３０４      金属箔付きフィルム
３１０      樹脂材料
３２０      樹脂材料
４０１      アルミニウム基板
５００      マスク
５１０      マスク
５２０      マスク
５３０      マスク
Ｌ          光
Ｌ’        光軸
ＬＬ        レーザー光（エネルギー線）
【図１】
2013046045.tif 000003
【図２】
2013046045.tif 000004
【図３】
2013046045.tif 000005
【図４】
2013046045.tif 000006
【図５】
2013046045.tif 000007
【図６】
2013046045.tif 000008
【図７】
2013046045.tif 000009
【図８】
2013046045.tif 000010
【図９】
2013046045.tif 000011
【図１０】
2013046045.tif 000012
【図１１】
2013046045.tif 000013
【図１２】
2013046045.tif 000014
【図１３】
2013046045.tif 000015